CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
3.5 Giới thiệu chung về các phần tử điện
36
3.5.1 Aptomat
Aptomat(MCCB hay MCB) là thiết bị đóng cắt và bảo vệ trong mạng lưới điện công nghiệp và dân dụng. Tùy theo nhu cầu, chức năng sử dụng, và kích thước mà được chia làm nhiều loại khác nhau. Ở đây chúng em dung CB 2 PHA
Hình3. 14Cấu tạo Aptomat
CB 2 PHA: MCB gồm 2 cực (1 dây pha và 1 dây trung tính) loại này thường được sử dụng nhiều trong mạng điện dân dụng và trong mạch điều khiển, hình dạng bên ngoài là dạng khối. Dãy điện áp cũng nằm trong khoảng 220 – 240VAC. Ngồi ra cịn có MCB 2 cực (2 dây pha) loại được dùng trong công nghiệp và điện áp loại nằm trong khoảng 380
37
– 415VAC được dùng có trong cuộn dây contactor hay máy biến áp 2 đầu dây nhưng loại MCB 2 pha 2 cực 2 pha ít được sử dụng rộng rãi. Dịng chịu sự cố của nó có khi gặp sự cố lên tới Icu = 100kA.
3.5.2 Nút nhấn
Khái qt và cơng dụng:
Hình3. 13Cấu tạo và ký hiệu nút ấn.
- Là 1 khí cụ dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện.
- Thường đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn...
- Khi thao tác cần dứt khốt để mở hoặc đóng mạch điện
Cấu tạo:
Nút nhấn gồm hệ thống lị xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở, đóng và vỏ bảo vệ
- Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái, khi khơng có tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu
- Nút ấn đóng- mở : Khi chưa tác động thì chưa có dịng điện chạy qua (mở), khi tác động thì dịng điện sẽ đi qua.
- Nút ấn chuyển mạch sẽ chuyển trạng thái của mạ
38
Thông số kỹ thuật của nút ấn:
Bảng 3. 4Bảng thơng số nút bấm
Hình3. 14Nút ấn
Nút nhấn dính khơng đèn LA38 thường được sử dụng trong việc lắp đặt các tủ điện, bộ phận truyền tín hiệu sử dụng thao tác ấn một lần trong thời gian dài và chỉ nhả ra sau khi đã hồn thành cơng vi
3.5.2 Nút dừng khẩn cấp
Nút dừng khẩn cấp là một biện pháp có thể đạt được bằng cách nhanh chóng nhấn nút này trong trường hợp khẩn cấp. Các nút như vậy có thể được gọi chung là nút dừng khẩn cấp. Nút này chỉ cần nhấn trực tiếp xuống. Có thể nhanh chóng ngừng tồn bộ thiết bị hoặc nhả một số bộ phận truyền động. Để kích hoạt lại thiết bị, nút phải được nhả ra, nghĩa là, chỉ xoay nó khoảng 45 ° theo chiều kim đồng hồ và sau đó nhả nó ra, và phần ép sẽ bật lên
39
TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
Cấu tạo của nút dừng khẩn cấp:
Hình3. 16Cấu tạo của nút dừng khẩn cấp
Tiếp điểm thường đóng thường được sử dụng , khi có trường hợp khẩn cấp thì nhấn nút khẩn cấp sẽ dừng máy, Cơng tắt nút nhấn dừng khẩn được tích hợp sẵn tiếp điểm NO và NC
3.5.3 Dây điện
Dây dẫn gồm một hay vài lõi dẫn điện , có thể có hoặc khơng có lớp vỏ cách điện. Ta thường gọi là dây bọc hay dây trần.
Đối với hộp điều khiển này, lựa chọn dây dẫn 0,5mm là phù hợp.
Hình3. 17Dây điện
Cáp thì gồm các lõi dẫn điện ( vẫn có cáp một lõi , gọi là cáp đơn ), có lớp vỏ cách điện và thêm các lớp vỏ bảo vệ nữa. Thường thì các lớp vỏ bảo vệ này nhằm tăng cường bảo vệ cáp chịu được các tác động bên ngoài như lực va chạm, nước , tia tử ngoại trong ánh sáng mặt trời.
Dây, cáp điện dùng đề truyền tải điện (hoặc tín hiệu điều khiển – cáp điều khiển) hay dùng để đấu nối các thiết bị điện trong công nghiệp và dân dụng.
3.5.4 Máng nhựa đi dây
40
Máng cáp nhựa (hay còn gọi là máng điện nhựa, trunking nhựa hoặc hộp chứa cáp nhựa) là máng dẫn dùng cho việc lắp đặt dây và cáp điện trong tủ điện điều khiển, tủ điện phân phối, tủ điện tổng MSB.
3.5.5 Thanh ray nhơm Hình3. 18Máng đi dây
Thanh ray nhôm tủ điện là một phụ kiện thường thấy trong các tủ điện. Sản phẩm này giúp cố định các khí cụ điện và các phụ kiện khác.
Hình3. 19Thanh ray nhơm
41
3.5.6 Cốt chữ y
Đầu cos hay cịn gọi là Terminal có tác dụng tăng khả năng tiếp xúc giữa thiết bị
Hình3. 20Cốt chữ y
với dây truyền tải. Có tác dụng tăng khả năng dẫn điện giữa cáp điện với cáp điện hoặc giữa cáp điện với thiết bị.
Kích thước: 0,75mm
3.5.7 Cốt pin rỗng
Cầu đấu dây sử dụng nhiều trong việc làm tủ bảng điện, đơn vị trung gian giúp
đấu nối các thiết bị ngoại vi với với nhau. Đảm bảo tính bền, đẹp thẩm mỹ cao.
Thơng số kỹ thuật:
Hình3. 21Cốt pin rỗng
- Dịng điện: 41A, 800 V
- Đường kính dây: 0,5 - 6 mm2.
vào thanh Dinrail và do đó được vị được khối mà nó kẹp hai bên.
3.5.8 Cầu đấu dây và cầu chặn cuối
Cầu đấu dây sử dụng nhiều trong việc làm tủ bảng điện, đơn vị trung gian giúp
đấu nối các thiết bị ngoại vi với với nhau. Đảm bảo tính bền, đẹp thẩm mỹ cao.
42
Thơng số kỹ thuật: Hình3. 22Cầu đấu điện
- Dịng điện: 41A, 800 V
- Đường kính dây: 0,5 - 6 mm2.
- Phụ kiện kèm theo (Mua kèm nếu sử dụng): + Nắp chia
+ Nắp che cuối. + Chặn cuối.
(Cầu đấu dây - Nắp chia - chặn cuối)
Cầu chặn cuối dùng để chặn cố định một khối termial block, hay PLC relay
hoặc nguồn ( các thiết bị gắn được trên thanh Din rail) nhằm ngăn chúng không dịch chuyển theo chiều ngang trên thanh Dinrail. Chặn cuối E/UK có vít, vặn vít này xuốn sẽ bắt chặt vào thanh Dinrail và do đó được vị được khối mà nó kẹp hai bên.
Hình3. 23Cầu chặn cuối
43
3.5.9 Cảm biến tiệm cận hồng ngoại
Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) nói một cách nơm na, thực chất
chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào.
Cấu tạo của cảm biến quang gồm 3 bộ phận :
- Bộ phát sáng : Cảm biến tiệm cận quang Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting Diode). Ánh sáng được phát ra theo xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phịng). Các loại LED thơng dụng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer. Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá. Ngồi ra cũng có LED vàng.
- Bộ thu sáng : Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang). Bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC
( Application Specific Integrated Circuit). Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC). Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán).
- Mạch xử lý tín hiệu ra : Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFF được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt. Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ- le relay) vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN). Một số cảm biến quang cịn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm.
Có rất nhiều loại cảm biến quang, tuy nhiên, trong đồ án này dùng loại Cảm biến tiệm cận quang E18 NPN Thông số kỹ thuật : - Điện Áp: 5V-24V DC. - Dòng: 20mA. - Khoảng Cách: 3 – 80cm. 44
- Kết Nối:
+ Dây Mầu Nâu: 5V DC.
+ Dây Mầu Xanh Dương : GND
+ Dây Mầu Đen: Tín hiệu NPN thường mở ( Tín hiệu ra bằng điện áp cấp ni cho cảm biến ).
- Nhiệt Độ: -25 – 55 Độ C.
- Chiều Dài Dây: 1M.
- Điều chỉnh khoảng cách bằng biến trở tinh Hình3. 24Cảm biến quang tiệm cận chỉnh sau cảm biến.
- Đường Kính: 17mm.
- Chiều Dài : 45mm.
Thơng số kỹ thuật của việc chuyển đổi quang điện E18:
1, Đầu ra dòng DC / SCR / Rơ le kiểm soát đầu ra: 100mA / 5V cung cấp điện 2, Mức tiêu thụ hiện tại của DC <25mA
3, Thời gian đáp ứng <2ms
4, Góc điểm: ≤15 °, hiệu quả khoảng cách 3 đến 80CM có điều chỉnh được 5, Phát
hiện các đối tượng: một cơ thể trong suốt hoặc mờ đục 6, Nhiệt độ môi trường làm việc:. -25 °] C ~ + 55 độ] C.
7, Mức ánh sáng cảm ứng tiêu chuẩn: ánh sáng mặt trời (10000LX) xuống ánh sáng sợi đốt (3000LX)
8, Vật liệu: nhựa
Hình3. 25Cảm biến ngõ ra số NPN
Chân số 1 là chân cấp nguồn dương cho cảm biến. Chân số 3 là chân GND. Chân GND này sẽ là chân chung giữa cảm biến và PLC. Nguồn cho cảm biến sẽ tùy từng
45
loại, thông thường là 24VDC. Chân số 2 sẽ là chân nối vào INPUT của PLC, khi cảm biến tác động thì sẽ cấp tín hiệu cho PLC. Cảm biến loại NPN loại thường mở NO này khi ở trạng thái tác động, dòng sẽ đi từ nguồn dương, qua tải, vào chân 2 rồi xuống GND (chiều mũi tên). Nếu nối cảm biến này với PLC, ta phải đấu nối PLC theo kiểu ngõ vào cấp dòng (sourcing), mỗi khi cảm biến tác động, dòng sẽ đi từ nguồn dương ở chân COM của PLC, vào PLC rồi đi ra ở chân INPUT, sau đó vào cảm biến rồi đi xuống GND. Như vậy là kín mạch và sẽ có tín hiệu ở chân INPUT của PLC.
3.5.10 Rơ le trung gian Hình3. 26Nối dây sensor NPN với PLC
Trong kỹ thuật điều khiển, rơle được sử dụng như phần tử xử lý tín hiệu. Có nhiều loại rơle khác nhau tùy vào công dụng. Nguyên tắc hoạt động của rơle là từ trường của cuộn dây, trong q trình đóng mở sẽ có hiện tượng tự cảm.
Ngun lí làm việc : Khi dòng điện vào cuộn dây cảm ứng, xuất hiện lực từ trường sẽ hút lõi sắt, trên đó có lắp các tiếp điểm. Các tiếp điểm đó có thể là tiếp điểm chính để đóng , mở mạch chính và các tiếp điểm phụ để đóng, mở mạch điều kh
Hình3. 27Rơ le trung gian hiệu 46
- A1/A2 cho cuộn dây.
- 12/14/11 (22/24/21) cho tiếp điểm chuyển đổi. Chức năng:
- Là phần tử xử lý tín hiêu trong hệ điều khiển điện khí nén chức năng
- Đóng cắt cho tải lớn (dịng điện) bằng 1 nguồn cơng suất nhỏ.
- Khuếch đại công suất từ mạch điều khiển tới mạch động lực.
- Thay đổi từ đóng cắt tiếp điểm thường đóng sang thường mở và ngược lại.
- Đưa ra nhiều tín hiệu từ 1 tiếp điểm.
3.5.11 Nguồn tổ ong
Nguồn tổ ong là cách ngọi khác của nguồn xung. Cái tên nguồn tổ ong bắt nguồn từ hình dạng các lỗ thơng hơi thốt nhiệt của bộ nguồn xung được đục lỗ lục giác giống với cấu tạo của tổ ong nên dân gian gọi vậy cho thân thuộc dễ nhớ.
Nguồn xung là bộ nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung.
Ưu điểm của nguồn tổ ong: giá thành rẻ, gọn, nhẹ, dễ tích hợp cho những thiết bị nhỏ gọn, hiệu suất chuyển đổi cao.
Nhược điểm của nguồn tổ ong: Kỹ thuật chế tạo phức tạp, thiết kế đỏi hỏi kĩ thuật cao, việc sửa chữa khó khăn nếu khơng nắm vững ngun lý hoạt động của nguồn, ngoài ra tuổi thọ của nguồn tổ ong thường không cao (do cấu tạo chủ yếu từ linh kiện bán dẫn).
Hình3. 28Nguồn tổ ong 24V5A
47
Thơng số kỹ thuật của nguồn 24V/5A:
Đặc điểm
Điện áp đầu vào Điện áp đầu ra Công suất Điện áp ra điều chỉnh Nhiệt độ hoạt động Độ ẩm Kích thước Khối lượng Khả năng chống sốc
Bảng 3. 5Thông số nguồn tổ ong 24V
Được ứng dụng trong tất cả các hệ thống tự động công nghiệp, cấp nguồn điều khiển cho các cảm biến, PLC,… với kích thước nhỏ gọn, tiện lợi, trong các thao tác lắp đặt, thích hợp lắp trong các tủ điện, tủ điều khiển.
Với 2 ngõ ra 24 v DC, trang bị chức năng bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải có LED hiển thị cho ngõ ra DC. Báo thấp áp DC khi quá tải
Bộ nguồn 24v DC có thể sử dụng nguồn cấp có phạm vi rộng bao gồm điện áp AC và DC
Có bảo vệ quá tải, bảo vệ quá áp và bảo vệ khi nhiệt độ cao